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Die
Erfindung betrifft ein Zweiwegefahrzeug, insbesondere einen Zweiwege-Lastkraftwagen, mit einer
Antriebseinrichtung für
den Schienenbetrieb, gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Zweiwegefahrzeuge
werden auf privaten oder öffentlichen
Schienennetzen für
Rangierarbeiten von Eisenbahnwaggons, Gleisarbeiten, Bauarbeiten
an Bahndämmen
etc. eingesetzt, und weisen zusätzlich
zu ihrem Fahrgestell mit Gummibereifung für herkömmliche Straßen ein
weiteres ausfahrbares Fahrgestell mit vier an die Breite des jeweiligen Schienennetzes
angepassten Schienenrädern
auf, welche sie dazu in die Lage versetzen, dass sich die Zweiwegefahrzeuge
nach dem Ausfahren der Schienenräder
entlang der Gleise des Schienennetzes fortbewegen können.
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Bei
Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, die eine andere Spurweite als die
Schienen besitzen, erfolgt die Umstellung auf den Schienenbetrieb
dadurch, dass das Fahrgestell mit den Schienenrädern über Betätigungseinrichtungen in Form
von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern ausgefahren, und das Fahrzeug
hierdurch über
die Schienen angehoben wird, so dass sich die Straßen-Antriebsräder des Fahrzeugs
in der Luft befinden.
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Der
Antrieb des Fahrzeugs beim Schienenbetrieb erfolgt mit Hilfe einer
Antriebseinrichtung, welche eine Reibtrommel umfasst, die beim Anheben des
Fahrzeuges in die Stellung für
den Schienebetrieb gegen eines der Straßen-Antriebsräder des Fahrzeugs
angestellt wird und die die über
die Straßen-Antriebsräder abgegebene
Antriebsleistung über
ein Getriebe auf das Schienen-Antriebsrad überträgt. Hierdurch lässt sich
das Zweiwegefahrzeug durch Kuppeln und Schalten in der vom Straßenbetrieb
her gewohnten Weise entlang der Schienen bewegen.
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Damit
ein Zweiwegefahrzeug mit einer wenigstens eine Reibtrommel umfassenden
Antriebseinrichtung nicht nur in Vorwärtsrichtung im Schienenbetrieb
mit einer dem Straßenbetrieb
vergleichbaren Geschwindigkeit fahren sondern auch in Rückwärtsrichtung die
abgegebene Antriebsleistung effizient nutzen kann, können Zweiwegefahrzeuge
mit Getrieben ausgestattet sein, die auch einen Antrieb der Schienenräder in umgekehrter
Drehrichtung ermöglichen.
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So
ist beispielsweise aus der WO 2004/026599 A1 ein Zweiwegefahrzeug
mit einem mechanischen Reversiergetriebe bekannt, welches eine Umkehr
der Drehrichtung der Schienenräder
für die
Vorwärtsfahrt
oder die Rückwärtsfahrt
des Zweiwegefahrzeugs gestattet, indem das Reversiergetriebe entsprechend
der gewünschten
Drehrichtung gekuppelt oder geschaltet und die Antriebsleistung
der Straßen-Antriebsräder auf
die Schienenräder übertragen
wird.
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Alternativ
dazu ist es möglich,
wie beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung
DE 103 21 621 beschrieben,
ein Zweiwegefahrzeug mit einer Antriebseinrichtung mit einem ersten
Getriebe für
die Vorwärtsfahrt
und einem zweiten Getriebe für
die Rückwärtsfahrt
auszustatten, wobei das erste Getriebe mit einer ersten Reibtrommel
und das zweite Getriebe mit einer zweiten Reibtrommel zusammenwirkt.
Mittels einer Kupplungseinrichtung in Form einer ersten und einer
zweiten Klauenkupplung, kann wahlweise das erste oder das zweite
Getriebe eingekuppelt beziehungsweise ausgekuppelt werden, so dass
die Übertragung
der Antriebsleistung der Straßen-Antriebsräder entweder über das
erste Getriebe oder über
das zweite Getriebe erfolgt.
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In
der angesprochenen Anmeldung weist das erste Getriebe ein Zahnrad
auf, welches mit einem auf der Schienenache zentral aufgenommen weiteren
Zahnrad kämmt,
so dass bei eingekuppeltem ersten Getriebe der Antrieb der Schienenachse in
einer ersten Drehrichtung (vorwärts)
erfolgt. Das zweite Getriebe umfasst dagegen ein Zahnrad, das in ein
Innenhohlzahrad eingreift, welches an einem der Schienenräder aufgenommen
ist, so dass bei eingekuppeltem zweiten Getriebe der Antrieb der
Schienenachse in einer zweiten Drehrichtung (rückwärts) erfolgt.
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Die
beschriebene Antriebseinrichtung weist durch den Einsatz eines Innenhohlzahnrades
eine vergleichsweise aufwendige Konstruktion auf.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zweiwegefahrzeug zu
schaffen, welches eine Antriebseinheit mit einem ersten und einem
zweiten Getriebe in einem vereinfachten Aufbau besitzt.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
ein Zweiwegefahrzeug mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Weitere
Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Gemäß der Erfindung
umfasst ein Zweiwegefahrzeug, insbesondere ein Zweiwege-Lastkraftwagen, eine
Antriebseinrichtung für
den Schienenbetrieb, welche ein erstes und zweites über eine
Schienenachse verbundenes Schienen-Antriebsrad sowie eine erste
und zweite, mit den Schienen-Antriebsrädern über ein Getriebe gekoppelte
und an die Umfangsoberfläche
eines zugeordneten Straßen-Antriebsrades
des Zweiwegefahrzeugs anstellbare Reibtrommel aufweist.
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Das
erfindungsgemäße Zweiwegefahrzeug zeichnet
sich dadurch aus, dass das erste Getriebe eine erste Mehrzahl von
Zahnrädern,
insbesondere mit Außenverzahnung,
umfasst und das zweite Getriebe eine zweite Mehrzahl von Zahnrädern, insbesondere
mit Außenverzahnung,
umfasst, wobei der Betrag der Differenz der ersten Mehrzahl und
der zweiten Mehrzahl von Zahnrädern,
insbesondere mit Außenverzahnung,
eine ungerade Zahl verschieden von Null ist. Insbesondere kann der
Betrag der Differenz Eins sein. Anders ausgedrückt, das eine der ersten und
zweiten Getriebe umfasst eine ungerade Anzahl von Zahnrädern, während das
andere der ersten und zweiten Getriebe eine gerade Anzahl von Zahnrädern aufweist,
wobei sowohl die erste als auch die zweite Anzahl größer oder
gleich 2 sind und die Zahnräder
insbesondere eine Außenverzahnung
aufweisen können.
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Durch
eine Kupplungseinrichtung, die vorzugsweise eine erste und zweite
Klauenkupplung umfasst, lässt
sich die Antriebsverbindung zwischen dem ersten Getriebe und der
ersten Reibtrommel sowie zwischen dem zweiten Getriebe und der zweiten Reibtrommel
in erfindungsgemäßer Weise
wechselweise unterbrechen und schließen, so dass je nach gewünschter
Drehrichtung der Schienen-Antriebsräder diese über die erste Reibtrommel und
das erste Getriebe oder aber über
die zweite Reibtrommel und das zweite Getriebe angetrieben werden.
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Hierdurch
ergibt sich der Vorteil, dass neben einem sehr einfachen Aufbau
der Antriebseinrichtung bei einer entsprechenden Auslegung der jeweiligen Zahnräder im ersten
und im zweiten Getriebe in der Vorwärtsfahrtrichtung und in der
Rückwärtsfahrtrichtung
im Wesentlichen dieselben Antriebsleistungen übertragen werden, und folglich
auch dieselben Geschwindigkeiten erzielt werden können, wobei
sämtliche
lang übersetzten
Farhrstufen oder Gänge
des Fahrtgetriebes (Straßen-Fahrtgetriebe)
des Zweiwegefahrzeugs sowohl bei der Vorwärtsfahrt als auch bei der Rückwärtsfahrt
zur Verfügung
stehen. Insbesondere können
die erste und die zweite Reibtrommel im wesentlichen gleich groß oder mit
gleichem Durchmesser ausgeführt
sein, so dass sowohl für
die Vorwärts-
als auch für
die Rückwärtsfahrt
im Wesentlichen die gleiche Drehmomentübetragung auf das erste und
auf das zweite Getriebe erreicht wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Mehrzahl von Zahnrädern
im ersten Getriebe als ein erster Zug von kämmenden Zahnrädern mit Außenverzahnung
und die zweite Mehrzahl von Zahnrädern im zweiten Getriebe als
ein zweiter Zug von kämmenden
Zahnrädern
mit Außenverzahnung ausgeführt, wobei
jeder Zug wenigstens zwei Zahnräder
mit Außenverzahnung
enthält.
Insbesondere bevorzugt bestehen sowohl das erste und das zweite Getriebe
nur aus Zahnrädern
mit Außenverzahnung.
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Durch
den Einsatz von Stirnzahnrädern
ergibt sich der weitere Vorteil, dass das Übersetzungsverhältnis für die Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
auf einfache Weise auf einen gewünschten
Wert angepasst werden kann, indem Stirnzahnräder mit entsprechend gewählten Durchmessern
verwendet werden, und insbesondere bei dem Zahnradzug, der ein zusätzliches
Stirnzahnrad enthält,
dieses zusätzliche Zahnrad
versetzt zu einer die Drehzentren der übrigen Zahnräder verbindenden
gedachten Verbindungslinie angeordnet wird. Darüber hinaus lassen sich das
erste und zweite Getriebe durch die Auswahl von Zahnrädern geeigneter
Breite sehr leicht auf die jeweils zu übertragende Antriebsleistung anpassen, so
dass ein und dieselbe Grundkonstruktion der Getriebe bei unterschiedlichen
Fahrzeugen zum Einsatz gelangen kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen anhand
von bevorzugten Ausführungsformen
mit weiteren vorteilhaften Merkmalen beschrieben.
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In
den Zeichnungen zeigen
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1 eine
schematische Seitenansicht des Hecks eines Zweiwege-Lastkraftwagens
mit Blick auf die erste Reibtrommel und das erste Getriebe,
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2 eine
schematische Ansicht der gegenüberliegenden
Seite des Hecks des Zweiwege-Lastkraftwagens
von 1 mit Blick auf die zweite Reibtrommel und das
zweite Getriebe,
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3 eine
schematische Darstellung der Schienenachse mit erstem und zweitem
Schienen-Antriebsrad, Reibtrommeln sowie Straßen-Antriebsrädern zur
Verdeutlichung der Lage der ersten und zweiten Getriebe, und
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4 eine
Explosionszeichnung von Komponenten der Antriebseinrichtung einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Zweiwege-Lastkraftwagen.
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Wie
in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst ein erfindungsgemäßes Zweiwegefahrzeug 1 in Form
eines Zweiwege-Lastkraftwagens einen Rahmen 2, an dessen
in Fahrtrichtung betrachtet hinterem Ende eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 4 zum
Antrieb des Fahrzeugs 1 beim Schienenbetrieb angeordnet
ist.
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Die
Antriebseinrichtung 4 besitzt ein erstes und zweites über eine
Schienenachse 6 vorzugsweise drehfest miteinander verbundenes
Schienen-Antriebsrad 8, 10, sowie eine erste und
zweite Reibtrommel 12, 14, die mit den Schienen-Antriebsrädern 8, 10 über nachfolgend
noch näher
beschriebene erste und zweite Getriebe 22, 28 antriebsmäßig gekoppelt
sind, so dass ein Antrieb bei Schienenbetrieb ausgehend von den
Straßen-Antriebsrädern 18, 20 erfolgt.
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Die
erste und zweite Reibtrommel 12, 14 – die wie
in den Zeichnungen gezeigt, auch jeweils als doppelte Reibtrommeln
ausgestaltet sein können – sind bezüglich der
Mitte der Schienenachse 6 vorzugsweise axial außenliegend
und exzentrisch zur Schienenachse 6 angeordnet, und werden
mittels einer in den 1 und 2 schematisch
angedeuteten Betätigungseinrichtung 16 an
die zugehörigen Straßen-Antriebsräder 18 und 20 des
Zweiwegefahrzeugs 1 angestellt.
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Wie
in 1 weiterhin dargestellt ist, umfasst das erste
Getriebe 22 eine Mehrzahl von Zahnrädern 25 – hier zwei
Zahnräder 25a, 25b – welche einen
ersten, der ersten Reibtrommel 12 zugeordneten Zahnradzug
bilden, über
den die Antriebsleistung in einer ersten Richtung (rückwärts) von
einer Antriebswelle 24 (Achse der ersten Reibtrommel 12) über eine
erste Kupplung 26 auf die Schienen-Antriebsräder 8, 10 übertragen
werden. Das eine äußere Zahnrad 25a des
ersten Zahnradzuges ist insbesondere drehfest und vorzugsweise koaxial
mit der Achse der ersten Reibtrommel 12 verbunden, wohingegen
das andere äußere Zahnrad 25b des
ersten Zahnradzuges auf der Schienenachse 6 aufgenommen
ist.
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Das
auf der Schienenachse 6 angeordnete äußere Zahnrad 25b ist
bei der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in vorteilhafter Weise unmittelbar als Zahnring z.B.
durch Verschrauben am ersten Schienen-Antriebsrad 8 befestigt,
kann jedoch auch integral mit dem ersten Schienen-Antriebsrad 8 ausgebildet
sein.
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Wie
in 2 schematisch dargestellt ist, weist das zweite
Getriebe 28 eine Mehrzahl von Zahnrädern 34 – hier ohne
Beschränkung
auf eine Anzahl von Zahnrädern
drei Zahnräder 34a, 34b und 34c – auf, welche
einen der zweiten Reibtrommel 14 zugeordneten zweiten Zahnradzug
bilden, und welche die Antriebsleistung über eine zweite Kupplung 32 von
einer zweiten Antriebswelle 30 (Achse der zweiten Reibtrommel 14)
zum Antrieb der Schienen-Antriebsräder 8, 10 in
einer zweiten Drehrichtung (vorwärts) übertragen.
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Das
eine äußere Zahnrad 34a des
zweiten Zahnradzuges ist hierbei auf der Achse der zweiten Reibtrommel 14 und
das andere äußere Zahnrad 34b des
zweiten Zahnradzuges auf der Schienenachse 6, insbesondere
drehfest und/oder koaxial, aufgenommen. Das auf der Schienenachse 6 angeordnete äußere Zahnrad 34b ist
in vorteilhafter Weise unmittelbar als Zahnring (insbesondere durch
Verschrauben) am ersten Schienen-Antriebsrad 10 befestigt,
kann jedoch auch integral mit dem ersten Schienen-Antriebsrad 10 ausgebildet
sein.
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Die
erste Kupplung 26 sowie auch die zweite Kupplung 32 bilden
zusammen eine Kupplungseinrichtung, die in Abhängigkeit von der gewünschten Fahrtrichtung
des Zweiwegefahrzeugs 1 die Schienen-Antriebsräder 8, 10 beziehungsweise
die Schienenachse 6 entweder über die erste Reibtrommel 12, die
Antriebswelle 24 und das erste Getriebe 22 mit der
ersten Mehrzahl von Zahnrädern 25,
oder aber über
die zweite Reibtrommel 14, die Antriebswelle 30 und
das zweite Getriebe 28 mit den Straßen-Antriebsrädern 18, 20 koppelt.
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Wie
in der 3 näher
gezeigt ist, sind gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung die erste Kupplung 26 und die zweite Kupplung 32 als
Klauenkupplungen ausgestaltet, welche jeweils eine entlang der Drehachse
der zugehörigen
Reibtrommel 12, 14 verschiebbar angeordnete (nicht
gezeigte) Klaue umfassen können.
Das wechselseitige Öffnen
und Schließen
der Kupplungen 26, 32 zur Umschaltung zwischen
Vorwärtsfahrt und
Rückwärtsfahrt
kann hierbei in vorteilhafter Weise durch bekannte pneumatische
oder hydraulische Stellelemente, insbesondere Pneumatikzylinder,
erfolgen, die z.B. durch Umlegen eines nicht dargestellten Schalters
im Führerhaus
des Zweiwegefahrzeugs 1 geschaltet werden.
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Durch
die Erfindung ergibt sich hierbei insgesamt der Vorteil, dass lediglich
durch ein einfaches Verschieben der (nicht gezeigten) Klauen zwischen Vorwärtsfahrt
und Rückwärtsfahrt
umgeschaltet werden kann, ohne dass hierzu das Hauptfahrgetriebe des
Zweiwegefahrzeugs umgeschaltet werden muss. Somit stehen sowohl
für die
Vorwärtsfahrt,
als auch für
die Rückwärtsfahrt
alle Vorwärtsgänge des Hauptfahrgetriebes
zur Verfügung,
so dass die Rückwärtsfahrt
mit einer im Vergleich zum reinen Straßenbetrieb erheblich höheren Geschwindigkeit
erfolgen kann. Hierbei wird erfindungsgemäß die Differenzialsperre der
Antriebsräder 18 und 20 des
Zweiwegefahrzeugs 1 aktiviert, um ein freies Durchdrehen
des jeweils freigeschalteten Antriebsrades zu verhindern.
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In
der Explosionszeichnung in 4 sind Komponenten
der Antriebseinrichtung 4 einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Zweiwege-Lastkraftwagens 1 dargestellt. Von
der an die Antriebswelle 24 kuppelbaren ersten Reibtrommel 12 wird
vom ersten Straßen-Antriebsrad 18 Antriebsleistung
ins erste Getriebe 22, welches hier bevorzugt drei Zahnräder 25a, 25b und 25c mit
unterschiedlichen Durchmessern und Anzahlen von außen liegenden
Zähnen
aufweist, übertragen. Ein äußeres Zahnrad 25c des
ersten Zahnradzuges ist auf der Schienenachse 6 aufgenommen,
so dass diese in gleicher Drehrichtung wie das Straßen-Antriebsrad 18 in
Rotation versetzt wird. Von der an die Antriebswelle 30 kuppelbaren
zweiten Reibtrommel 14 wird vom zweiten Straßen-Antriebsrad 20 Antriebsleistung
ins zweite Getriebe 28, welches hier bevorzugt vier Zahnräder 34a, 34b, 34c und 34d mit unterschiedlichen
Durchmessern und Anzahlen von außen liegenden Zähnen aufweist, übertragen.
Ein äußeres Zahnrad 34d des
zweiten Zahnräderzuges ist
auf der Schienenachse 6 aufgenommen, so dass diese in entgegengesetzter
Drehrichtung zum Straßen-Antriebsrad 18 in
Rotation versetzt wird.
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Die
erste und zweite Reibtrommel 12, 14 sind bevorzugt
im Wesentlichen gleich groß,
und haben im Wesentlichen den gleichen Durchmesser. Die Übersetzungsverhältnisse
in den ersten und zweiten Getrieben 22, 28 sind
dabei bevorzugt derart gewählt – hier in 4 durch
unterschiedliche große
Zahnräder 25a, 25b, 25c und 34a, 34b, 34c und 34d schematisch
dargestellt-, dass sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei Rückwärtsfahrt
im Wesentlichen die gleiche Leistung von den Straßenantriebsrädern 18, 20 bei
im Wesentlichen gleicher Drehzahl der Schienenachse 6 übertragen
wird.
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Wie
in 4 weiterhin gezeigt ist, können zum Schutz gegen ein Eindringens
von Verschmutzungen sowohl das erste Getriebe 22 als auch
das zweite Getriebe 28 jeweils in einem Getriebekasten 44 aufgenommen
sein, der mit einer Abdeckkappe 46 versehen ist, so dass
die Getriebe 22, 28 gekapselt sind.
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Wie
der Darstellung von 4 weiterhin entnehmbar ist,
sind das erste Getriebe 22 und das zweite Getriebe 28 in
vorteilhafter Weise im Wesentlichen symmetrisch oder spiegelsymmetrisch
ausgebildet, wodurch die Getriebe im Wege einer Massenfertigung
kostengünstig
hergestellt werden können.
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Schließlich können die
Drehachsen der Zahnräder 25a, 25b, 25c des
ersten Zahnradzuges sowie auch die Drehachsen der Zahnräder des
zweiten Zahnradzuges im Wesentlichen entlang einer gedachten Verbindungsline
angeordnet sein, wie dies in 4 angedeutet
ist. Hierbei kann der Durchmesser der beiden mittleren Zahnräder 34b, 34c des
zweiten Getriebes 28 halb so groß sein wie der Durchmesser des
mittleren Zahnrades 25b des ersten Getriebes 22.
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Darüber besteht
jedoch ebenfalls die Möglichkeit,
die Drehachsen der Zahnräder 25a bis 25c des
ersten Zahnradzuges entlang einer gedachten Verbindungslinie anzuordnen,
und demgegenüber die
Drehachse wenigstens eines Zahnrades 34b, 34c des
zweiten Zahnradzuges 34a-34d im Abstand von einer
die Drehachsen der äußeren Zahnräder 34a, 34d des
zweiten Zahnradzuges verbindenden gedachten Verbindungslinie anzuordnen,
um zur Anpassung an ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis z.B.
im zweiten Zahnradzug 34a-34d auch größere Zahnräder einsetzen
zu können.
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- 1
- Zweiwegefahrzeug
- 2
- Rahmen
- 4
- Antriebseinrichtung
für den
Schienenbetrieb
- 6
- Schienenachse
- 8
- erstes
Schienen-Antriebsrad
- 10
- zweites
Schienen-Antriebsrad
- 12
- erste
Reibtrommel
- 14
- zweite
Reibtrommel
- 16
- Betätigungseinrichtung
- 18
- Straßen-Antriebsrad
- 20
- Straßen-Antriebsrad
- 22
- erstes
Getriebe
- 24
- Antriebswelle
- 25a-c
- Zahnräder des
ersten Zahnradzuges
- 26
- erste
Kupplung
- 28
- zweites
Getriebe
- 30
- Antriebswelle
- 32
- zweite
Kupplung
- 34a-d
- Zahnräder des
zweiten Zahnradzuges
- 44
- Getriebekasten
- 46
- Abdeckkappe